Windows C++ clock函数不随系统时间变化问题（升级至VS2015及之后版本）

博主： Jiang
发布时间：2021 年 12 月 15 日
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1857字数
分类： C/C++

最近项目升级到VS2017，无法通过调系统时间测试业务问题

## 1 问题分析

调试发现工程中很多定时器和时间相关业务都是通过 `clock`函数实现，而 `clock`微软在VS2015及之后版本做了重新实现：

- VS2015前，`clock`随系统时间变化
- VS2015及之后，`clock`不随系统时间变化

从Microsoft官方文档：[Microsoft C/C++ change history 2003 - 2015](https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/porting/visual-cpp-change-history-2003-2015?view=msvc-170)，截取的描述：

> #### <time.h>
>
> - **clock**
>
>   In previous versions, the [clock](https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/c-runtime-library/reference/clock?view=msvc-170) function was implemented using the Windows API [GetSystemTimeAsFileTime](https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/sysinfoapi/nf-sysinfoapi-getsystemtimeasfiletime). With this implementation, the clock function was sensitive to the system time, and was thus not necessarily monotonic. The clock function has been reimplemented in terms of [QueryPerformanceCounter](https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/profileapi/nf-profileapi-queryperformancecounter) and is now monotonic.

大致是说 `clock`以前使用 `GetSystemTimeAsFileTime`实现会对系统时间敏感，后续更改为使用 `QueryPerformanceCounter`实现

这时去看了下官方的clock实现（题主只有VS2008和VS2017）

**VS2008 clock实现：**

代码在：`代码在：<VS2008安装目录>/VC/crt/src/clock.c`

![](https://www.vkxx.com/usr/uploads/2021/12/1132439657.png)

![](https://www.vkxx.com/usr/uploads/2021/12/2216503916.png)

**VS2017 clock实现：**

代码在：`<sdk目录>/ucrt/time/clock.cpp`

![](https://www.vkxx.com/usr/uploads/2021/12/2036974604.png)

通过对比，可以看出和官方文档描述的一样，`clock`用 `QueryPerformanceCounter`重新实现了

## 2 解决方案

自定义与 `clock`相同功能函数，并替换代码中的 `clock`调用，有两种实现方案，目前采取方案一

### 2.1 方案一

使用静态变量特性初始化进程启动时间，每次获取 `clock`时用当前时间减启动时间

```c++
#include <windows.h>
#include <time.h>

/*
 * 获取系统时间
 */
static unsigned __int64 GetCurSystemTime()
{
    FILETIME ct;
    ::GetSystemTimeAsFileTime(&ct);
    return (unsigned __int64)ct.dwLowDateTime + (((unsigned __int64)ct.dwHighDateTime) << 32);
}

// 进程启动时间
static unsigned __int64 g_ui64ProcessStartTime = GetCurSystemTime();

/*
 * clock函数实现
 */
clock_t GetClock()
{
    FILETIME ct;
    ::GetSystemTimeAsFileTime(&ct);
    unsigned __int64 ui64CurTime = (unsigned __int64)ct.dwLowDateTime + (((unsigned __int64)ct.dwHighDateTime) << 32);
    ui64CurTime -= g_ui64ProcessStartTime;
    return (clock_t)(ui64CurTime / 10000);
}
```

**效率：**

VS2017测试，CPU i7-4790：

- `GetClock`：10w次/1ms
- 系统提供的`clock`：10w次/2~3ms

可以看出比系统的 `clock`更快（其实也正常，看C++ crt代码就知道哪种更快）

### 2.2 方案二

用VS2008中的源码的实现方法，把初始化进程启动时间放到 `crt`初始化时获取，其它和方案一一样

```
#include <windows.h>
#include <time.h>

// 自定义一个段
#pragma section(".CRT$XCTMY",long,read)
typedef int(__cdecl *_PIFV)(void);

static unsigned __int64 g_ui64ProcessStartTime; // 进程启动时间

/*
 * 初始化进程启动时间
 */
int __cdecl InitProcessStartTime()
{
    FILETIME ct;
    ::GetSystemTimeAsFileTime(&ct);
    g_ui64ProcessStartTime = (unsigned __int64)ct.dwLowDateTime + (((unsigned __int64)ct.dwHighDateTime) << 32);

return 0;
}

// 将`__InitProcessStartTime`函数定义在自定义段中
__declspec(allocate(".CRT$XCTMY")) _PIFV __InitProcessStartTime = InitProcessStartTime;

## 3 其它的思考

之前在想能否使用 `Windows`的 `timeGetTime`去实现

> timeGetTime：返回Windows启动到当前的时间(毫秒)，每49.71天就会再绕回0
>
> https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/ms713418(v=vs.85)

但有个问题，Windows开启超过49.71天后会溢出，限制比较大

正文到此结束

本文作者：Jiang
本文链接：https://www.vkxx.com/120.html
版权声明：本博客所有文章除特别声明外，均默认采用 CC BY-NC-SA 4.0 许可协议。

最后修改：2021 年 12 月 16 日

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Drearmsar
September 1st, 2022 at 03:47 pm

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Jiang • 2021 年 12 月 15 日

最近项目升级到VS2017，无法通过调系统时间测试业务问题

## 1 问题分析

调试发现工程中很多定时器和时间相关业务都是通过 `clock`函数实现，而 `clock`微软在VS2015及之后版本做了重新实现：

- VS2015前，`clock`随系统时间变化
- VS2015及之后，`clock`不随系统时间变化

从Microsoft官方文档：[Microsoft C/C++ change history 2003 - 2015](https://docs.microsoft.com/en-us/cpp/porting/visual-cpp-change-history-2003-2015?view=msvc-170)，截取的描述：

大致是说 `clock`以前使用 `GetSystemTimeAsFileTime`实现会对系统时间敏感，后续更改为使用 `QueryPerformanceCounter`实现

这时去看了下官方的clock实现（题主只有VS2008和VS2017）

**VS2008 clock实现：**

代码在：`代码在：<VS2008安装目录>/VC/crt/src/clock.c`

![](https://www.vkxx.com/usr/uploads/2021/12/1132439657.png)

![](https://www.vkxx.com/usr/uploads/2021/12/2216503916.png)

**VS2017 clock实现：**

代码在：`<sdk目录>/ucrt/time/clock.cpp`

![](https://www.vkxx.com/usr/uploads/2021/12/2036974604.png)

通过对比，可以看出和官方文档描述的一样，`clock`用 `QueryPerformanceCounter`重新实现了

## 2 解决方案

自定义与 `clock`相同功能函数，并替换代码中的 `clock`调用，有两种实现方案，目前采取方案一

### 2.1 方案一

使用静态变量特性初始化进程启动时间，每次获取 `clock`时用当前时间减启动时间

```c++
#include <windows.h>
#include <time.h>

// 进程启动时间
static unsigned __int64 g_ui64ProcessStartTime = GetCurSystemTime();

**效率：**

VS2017测试，CPU i7-4790：

- `GetClock`：10w次/1ms
- 系统提供的`clock`：10w次/2~3ms

可以看出比系统的 `clock`更快（其实也正常，看C++ crt代码就知道哪种更快）

### 2.2 方案二

用VS2008中的源码的实现方法，把初始化进程启动时间放到 `crt`初始化时获取，其它和方案一一样

```
#include <windows.h>
#include <time.h>

// 自定义一个段
#pragma section(".CRT$XCTMY",long,read)
typedef int(__cdecl *_PIFV)(void);

static unsigned __int64 g_ui64ProcessStartTime; // 进程启动时间

return 0;
}

// 将`__InitProcessStartTime`函数定义在自定义段中
__declspec(allocate(".CRT$XCTMY")) _PIFV __InitProcessStartTime = InitProcessStartTime;

## 3 其它的思考

之前在想能否使用 `Windows`的 `timeGetTime`去实现

> timeGetTime：返回Windows启动到当前的时间(毫秒)，每49.71天就会再绕回0
>
> https://docs.microsoft.com/en-us/previous-versions/ms713418(v=vs.85)

但有个问题，Windows开启超过49.71天后会溢出，限制比较大

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